Нитробензол - токсичное органическое вещество , имеющее миндальный запах. Формула C 6 H 5 NO 2 .
Физические и химические свойства
Внешний вид нитробензола - ярко-желтые кристаллы или маслянистая жидкость (бесцветная или зеленовато-жёлтая) с запахом горького миндаля, нерастворимая в воде (0,19 % по массе при 297 K, 0,8 % при 350 K). Проявляет слабые основные свойства. Растворяется в концентрированных кислотах (при разведении таких растворов водой осаждается) . Неограниченно смешивается с диэтиловым эфиром, бензолом, некоторыми другими органическими растворителями. Перегоняется с водяным паром. Показатель преломления (для D-линии натрия (589 нм), при 297K) 1,5562. Дипольный момент газообразных молекул (в дебаях) 4,22 D. Удельная теплоёмкость 1,51 Дж/(г·К) .
Электрофильное замещение
В связи с сильным электроноакцепторным действием нитрогруппы реакции электрофильного замещения идут в мета-положение и скорость реакции ниже чем у бензола.
- Нитрование . Образуется смесь изомеров: 93% м-динитробензола , 6,5 % о-динитробензола и 0,5 % п-динитробензола .
В присутствии катализаторов. Например, порошка железа :
Нуклеофильное замещение
Восстановление
Наиболее важной реакцией ароматических нитросоединений является восстановление их до первичных аминов.
Эта реакция была открыта в 1842 году Н. Н. Зининым , который впервые восстановил нитробензол до анилина действием сульфида аммония. В настоящее время для восстановления нитрогруппы в аренах до аминогруппы в промышленных условиях применяется каталитическое гидрирование. В качестве катализатора используют медь на силикагеле в качестве носителя. Катализатор готовят нанесением карбоната меди из суспензии в растворе силиката натрия и последующим восстановлением водородом при нагревании. Выход анилина над этим катализатором составляет 98 %.
Иногда в промышленном гидрировании нитробензола до анилина в качестве катализатора используют никель в комбинации с оксидами ванадия и алюминия. Такой катализатор эффективен в интервале 250-300° и легко регенерируется при окислении воздухом. Выход анилина и других аминов составляет 97-98 %. Восстановление нитросоединений до аминов может сопровождаться гидрированием бензольного кольца. По этой причине для получения ароматических аминов избегают использовать в качестве катализаторов платину, палладий или никель Ренея .
В промышленности анилин получают каталитическим восстановлением нитробензола на медном или никелевом катализаторе, который вытеснил старинный способ восстановления нитробензола чугунными стружками в водном растворе хлорного железа и соляной кислоты. Промежуточные продукты - нитрозобензол и N-фенилгидроксиламин.
Другой вариант получения нитрозобензола :
Восстановление нитрогруппы до аминогруппы сульфидом и гидросульфидом натрия в настоящее время имеет значение только для частичного восстановления одной из двух нитрогрупп, например, в м-динитробензоле или 2,4-динитроанилине.
При ступенчатом восстановлении полинитросоединений с помощью сульфида натрия этот неорганический реагент превращается в тетрасульфид натрия, что сопровождается образованием щелочи.
Высокая щелочность среды приводит к образованию азокси- и азо- и гидразосоединений в качестве побочных продуктов. Для того чтобы избежать этого в качестве восстановителя следует использовать гидросульфид натрия, где щелочь не образуется.
Многие более восстановленные производные могут быть получены электрохимически, при правильном подборе электродов.
Известны методы восстановления нитросоединений до амидов (амальгамами натрия или цинка, сульфидами натрия и аммония) .
Получение
Основной способ получения нитробензола (как и других нитроаренов) - нитрование в условиях электрофильного замещения бензола (соответственно, аренов) . Электрофильной частицей является ион нитрония NO 2 + .
Например, в промышленности нитробензол получают непрерывным нитрованием бензола смесью концентрированных H 2 SO 4 и HNO 3 с выходом 96-99 %.
В лабораторных условиях нитробензол получают нитрованием бензола смесью H 2 SO 4 (1,84 г/см 3) и HNO 3 (1,4 г/см 3) в соотношении 1:1 при 40-60 °C (45 мин). Выход целевого продукта достигает 80 %.
Принципиально возможна (но не применяется в силу низкого выхода) реакция нитрования бензола концентрированной азотной кислотой .
Несколько реже (как и для получения других нитроаренов) в лабораториях используют замещение, модификацию или элиминирование заместителей, уже имеющихся при бензольном кольце .
Например, возможно получать нитробензол окислением анилина перокситрифторуксусной кислотой (или другими окислителями; чем менее кислая среда - тем больше доля азоксибензола в продуктах) .
Применение
Исходное сырьё в производстве анилина , ароматических азотсодержащих соединений (бензидин , хинолин , азобензол), растворитель эфиров целлюлозы , компонент полировальных составов для металлов. Применяется как растворитель и мягкий окислитель . В основном используется как прекурсор для производства анилина .
Производные нитробензола используются в качестве взрывчатых веществ и как компоненты ракетных топлив. В парфюмерии - в качестве душистых или фиксирующих запах веществ, в том числе - искусственных мускусов. Сам нитробензол ранее выпускали под названием «горько-миндального» или «мирбанового» масла. Некоторые производные нитробензола используются в составе лаков и красок. Некоторые применяются в медицине .
Токсичность
Впитывается через кожу, оказывает сильное действие на ЦНС , нарушает обмен веществ, вызывает заболевания печени, окисляет гемоглобин в метгемоглобин .
Напишите отзыв о статье "Нитробензол"
Примечания
Литература
- Кнунянц И. Л. и др. т.3 Мед-Пол // Химическая энциклопедия . - М .: Большая Российская Энциклопедия , 1992. - 639 с. - 50 000 экз. - ISBN 5-85270-039-8 .
Ссылки
- (англ.)
- (англ.)
- (англ.)
- (англ.)
- (англ.)
Отрывок, характеризующий Нитробензол
– Да, – отвечала Соня. – А тебе?На середине дороги Николай дал подержать лошадей кучеру, на минутку подбежал к саням Наташи и стал на отвод.
– Наташа, – сказал он ей шопотом по французски, – знаешь, я решился насчет Сони.
– Ты ей сказал? – спросила Наташа, вся вдруг просияв от радости.
– Ах, какая ты странная с этими усами и бровями, Наташа! Ты рада?
– Я так рада, так рада! Я уж сердилась на тебя. Я тебе не говорила, но ты дурно с ней поступал. Это такое сердце, Nicolas. Как я рада! Я бываю гадкая, но мне совестно было быть одной счастливой без Сони, – продолжала Наташа. – Теперь я так рада, ну, беги к ней.
– Нет, постой, ах какая ты смешная! – сказал Николай, всё всматриваясь в нее, и в сестре тоже находя что то новое, необыкновенное и обворожительно нежное, чего он прежде не видал в ней. – Наташа, что то волшебное. А?
– Да, – отвечала она, – ты прекрасно сделал.
«Если б я прежде видел ее такою, какою она теперь, – думал Николай, – я бы давно спросил, что сделать и сделал бы всё, что бы она ни велела, и всё бы было хорошо».
– Так ты рада, и я хорошо сделал?
– Ах, так хорошо! Я недавно с мамашей поссорилась за это. Мама сказала, что она тебя ловит. Как это можно говорить? Я с мама чуть не побранилась. И никому никогда не позволю ничего дурного про нее сказать и подумать, потому что в ней одно хорошее.
– Так хорошо? – сказал Николай, еще раз высматривая выражение лица сестры, чтобы узнать, правда ли это, и, скрыпя сапогами, он соскочил с отвода и побежал к своим саням. Всё тот же счастливый, улыбающийся черкес, с усиками и блестящими глазами, смотревший из под собольего капора, сидел там, и этот черкес был Соня, и эта Соня была наверное его будущая, счастливая и любящая жена.
Приехав домой и рассказав матери о том, как они провели время у Мелюковых, барышни ушли к себе. Раздевшись, но не стирая пробочных усов, они долго сидели, разговаривая о своем счастьи. Они говорили о том, как они будут жить замужем, как их мужья будут дружны и как они будут счастливы.
На Наташином столе стояли еще с вечера приготовленные Дуняшей зеркала. – Только когда всё это будет? Я боюсь, что никогда… Это было бы слишком хорошо! – сказала Наташа вставая и подходя к зеркалам.
– Садись, Наташа, может быть ты увидишь его, – сказала Соня. Наташа зажгла свечи и села. – Какого то с усами вижу, – сказала Наташа, видевшая свое лицо.
– Не надо смеяться, барышня, – сказала Дуняша.
Наташа нашла с помощью Сони и горничной положение зеркалу; лицо ее приняло серьезное выражение, и она замолкла. Долго она сидела, глядя на ряд уходящих свечей в зеркалах, предполагая (соображаясь с слышанными рассказами) то, что она увидит гроб, то, что увидит его, князя Андрея, в этом последнем, сливающемся, смутном квадрате. Но как ни готова она была принять малейшее пятно за образ человека или гроба, она ничего не видала. Она часто стала мигать и отошла от зеркала.
– Отчего другие видят, а я ничего не вижу? – сказала она. – Ну садись ты, Соня; нынче непременно тебе надо, – сказала она. – Только за меня… Мне так страшно нынче!
Соня села за зеркало, устроила положение, и стала смотреть.
– Вот Софья Александровна непременно увидят, – шопотом сказала Дуняша; – а вы всё смеетесь.
Соня слышала эти слова, и слышала, как Наташа шопотом сказала:
– И я знаю, что она увидит; она и прошлого года видела.
Минуты три все молчали. «Непременно!» прошептала Наташа и не докончила… Вдруг Соня отсторонила то зеркало, которое она держала, и закрыла глаза рукой.
– Ах, Наташа! – сказала она.
– Видела? Видела? Что видела? – вскрикнула Наташа, поддерживая зеркало.
Соня ничего не видала, она только что хотела замигать глазами и встать, когда услыхала голос Наташи, сказавшей «непременно»… Ей не хотелось обмануть ни Дуняшу, ни Наташу, и тяжело было сидеть. Она сама не знала, как и вследствие чего у нее вырвался крик, когда она закрыла глаза рукою.
– Его видела? – спросила Наташа, хватая ее за руку.
– Да. Постой… я… видела его, – невольно сказала Соня, еще не зная, кого разумела Наташа под словом его: его – Николая или его – Андрея.
«Но отчего же мне не сказать, что я видела? Ведь видят же другие! И кто же может уличить меня в том, что я видела или не видала?» мелькнуло в голове Сони.
– Да, я его видела, – сказала она.
– Как же? Как же? Стоит или лежит?
– Нет, я видела… То ничего не было, вдруг вижу, что он лежит.
– Андрей лежит? Он болен? – испуганно остановившимися глазами глядя на подругу, спрашивала Наташа.
– Нет, напротив, – напротив, веселое лицо, и он обернулся ко мне, – и в ту минуту как она говорила, ей самой казалось, что она видела то, что говорила.
– Ну а потом, Соня?…
– Тут я не рассмотрела, что то синее и красное…
– Соня! когда он вернется? Когда я увижу его! Боже мой, как я боюсь за него и за себя, и за всё мне страшно… – заговорила Наташа, и не отвечая ни слова на утешения Сони, легла в постель и долго после того, как потушили свечу, с открытыми глазами, неподвижно лежала на постели и смотрела на морозный, лунный свет сквозь замерзшие окна.
Вскоре после святок Николай объявил матери о своей любви к Соне и о твердом решении жениться на ней. Графиня, давно замечавшая то, что происходило между Соней и Николаем, и ожидавшая этого объяснения, молча выслушала его слова и сказала сыну, что он может жениться на ком хочет; но что ни она, ни отец не дадут ему благословения на такой брак. В первый раз Николай почувствовал, что мать недовольна им, что несмотря на всю свою любовь к нему, она не уступит ему. Она, холодно и не глядя на сына, послала за мужем; и, когда он пришел, графиня хотела коротко и холодно в присутствии Николая сообщить ему в чем дело, но не выдержала: заплакала слезами досады и вышла из комнаты. Старый граф стал нерешительно усовещивать Николая и просить его отказаться от своего намерения. Николай отвечал, что он не может изменить своему слову, и отец, вздохнув и очевидно смущенный, весьма скоро перервал свою речь и пошел к графине. При всех столкновениях с сыном, графа не оставляло сознание своей виноватости перед ним за расстройство дел, и потому он не мог сердиться на сына за отказ жениться на богатой невесте и за выбор бесприданной Сони, – он только при этом случае живее вспоминал то, что, ежели бы дела не были расстроены, нельзя было для Николая желать лучшей жены, чем Соня; и что виновен в расстройстве дел только один он с своим Митенькой и с своими непреодолимыми привычками.
Отец с матерью больше не говорили об этом деле с сыном; но несколько дней после этого, графиня позвала к себе Соню и с жестокостью, которой не ожидали ни та, ни другая, графиня упрекала племянницу в заманивании сына и в неблагодарности. Соня, молча с опущенными глазами, слушала жестокие слова графини и не понимала, чего от нее требуют. Она всем готова была пожертвовать для своих благодетелей. Мысль о самопожертвовании была любимой ее мыслью; но в этом случае она не могла понять, кому и чем ей надо жертвовать. Она не могла не любить графиню и всю семью Ростовых, но и не могла не любить Николая и не знать, что его счастие зависело от этой любви. Она была молчалива и грустна, и не отвечала. Николай не мог, как ему казалось, перенести долее этого положения и пошел объясниться с матерью. Николай то умолял мать простить его и Соню и согласиться на их брак, то угрожал матери тем, что, ежели Соню будут преследовать, то он сейчас же женится на ней тайно.
Графиня с холодностью, которой никогда не видал сын, отвечала ему, что он совершеннолетний, что князь Андрей женится без согласия отца, и что он может то же сделать, но что никогда она не признает эту интригантку своей дочерью.
Взорванный словом интригантка, Николай, возвысив голос, сказал матери, что он никогда не думал, чтобы она заставляла его продавать свои чувства, и что ежели это так, то он последний раз говорит… Но он не успел сказать того решительного слова, которого, судя по выражению его лица, с ужасом ждала мать и которое может быть навсегда бы осталось жестоким воспоминанием между ними. Он не успел договорить, потому что Наташа с бледным и серьезным лицом вошла в комнату от двери, у которой она подслушивала.
– Николинька, ты говоришь пустяки, замолчи, замолчи! Я тебе говорю, замолчи!.. – почти кричала она, чтобы заглушить его голос.
– Мама, голубчик, это совсем не оттого… душечка моя, бедная, – обращалась она к матери, которая, чувствуя себя на краю разрыва, с ужасом смотрела на сына, но, вследствие упрямства и увлечения борьбы, не хотела и не могла сдаться.
– Николинька, я тебе растолкую, ты уйди – вы послушайте, мама голубушка, – говорила она матери.
Слова ее были бессмысленны; но они достигли того результата, к которому она стремилась.
Графиня тяжело захлипав спрятала лицо на груди дочери, а Николай встал, схватился за голову и вышел из комнаты.
Наташа взялась за дело примирения и довела его до того, что Николай получил обещание от матери в том, что Соню не будут притеснять, и сам дал обещание, что он ничего не предпримет тайно от родителей.
С твердым намерением, устроив в полку свои дела, выйти в отставку, приехать и жениться на Соне, Николай, грустный и серьезный, в разладе с родными, но как ему казалось, страстно влюбленный, в начале января уехал в полк.
После отъезда Николая в доме Ростовых стало грустнее чем когда нибудь. Графиня от душевного расстройства сделалась больна.
Соня была печальна и от разлуки с Николаем и еще более от того враждебного тона, с которым не могла не обращаться с ней графиня. Граф более чем когда нибудь был озабочен дурным положением дел, требовавших каких нибудь решительных мер. Необходимо было продать московский дом и подмосковную, а для продажи дома нужно было ехать в Москву. Но здоровье графини заставляло со дня на день откладывать отъезд.
Наташа, легко и даже весело переносившая первое время разлуки с своим женихом, теперь с каждым днем становилась взволнованнее и нетерпеливее. Мысль о том, что так, даром, ни для кого пропадает ее лучшее время, которое бы она употребила на любовь к нему, неотступно мучила ее. Письма его большей частью сердили ее. Ей оскорбительно было думать, что тогда как она живет только мыслью о нем, он живет настоящею жизнью, видит новые места, новых людей, которые для него интересны. Чем занимательнее были его письма, тем ей было досаднее. Ее же письма к нему не только не доставляли ей утешения, но представлялись скучной и фальшивой обязанностью. Она не умела писать, потому что не могла постигнуть возможности выразить в письме правдиво хоть одну тысячную долю того, что она привыкла выражать голосом, улыбкой и взглядом. Она писала ему классически однообразные, сухие письма, которым сама не приписывала никакого значения и в которых, по брульонам, графиня поправляла ей орфографические ошибки.
Здоровье графини все не поправлялось; но откладывать поездку в Москву уже не было возможности. Нужно было делать приданое, нужно было продать дом, и притом князя Андрея ждали сперва в Москву, где в эту зиму жил князь Николай Андреич, и Наташа была уверена, что он уже приехал.
Графиня осталась в деревне, а граф, взяв с собой Соню и Наташу, в конце января поехал в Москву.
Пьер после сватовства князя Андрея и Наташи, без всякой очевидной причины, вдруг почувствовал невозможность продолжать прежнюю жизнь. Как ни твердо он был убежден в истинах, открытых ему его благодетелем, как ни радостно ему было то первое время увлечения внутренней работой самосовершенствования, которой он предался с таким жаром, после помолвки князя Андрея с Наташей и после смерти Иосифа Алексеевича, о которой он получил известие почти в то же время, – вся прелесть этой прежней жизни вдруг пропала для него. Остался один остов жизни: его дом с блестящею женой, пользовавшеюся теперь милостями одного важного лица, знакомство со всем Петербургом и служба с скучными формальностями. И эта прежняя жизнь вдруг с неожиданной мерзостью представилась Пьеру. Он перестал писать свой дневник, избегал общества братьев, стал опять ездить в клуб, стал опять много пить, опять сблизился с холостыми компаниями и начал вести такую жизнь, что графиня Елена Васильевна сочла нужным сделать ему строгое замечание. Пьер почувствовав, что она была права, и чтобы не компрометировать свою жену, уехал в Москву.
Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.КнунянцНИТРОБЕНЗОЛ
(мирбановое
масло) С 6 Н 5 МО 2 , молекулярная масса 123,11, бесцв. или
зеленовато-желтая маслянистая жидкость с запахом горького миндаля; температура плавления 5,85
°С, температура кипения 211,03°С, 108,2°/30 мм рт.ст.; d 4 20
1,2037; п D 20 1,1562, h 2,165 мПа. с
(15°С), 1,634 мПа. с (30°С); g 4,335 . 10 -6
Н/м; С 0 р 0,1774 кДж/(кг. К); DH 0 обр
-17,165 кДж/моль, DH 0 сгор (для жидкости) -3094,88
кДж/моль, DH 0 исп 46,05 кДж/моль, DH 0 возг
58,19 кДж/моль. При - 30 °С - кристаллы моноклинной сингонии (а =
0,386 нм, b = 1,165 нм, с = 1,324 нм, b = 95,58 °, z =
4). Плохо растворим в воде (0,19% по массе при 20 °С, 0,8% при 80 °С);
смешивается во всех отношениях с диэтиловым эфиром, бензолом; хорошо раств.
в др. органических растворителях, перегоняется с водяным паром.
По химический свойствам - типичное
ароматические нитросоединение. Электроф. замещение (хлорирование, нитрование,
сульфи-рование) протекают труднее, чем для бензола, что обусловлено сильным
электроноакцепторным действием группы NO 2 . Замещение идет преимущественно
в мета-положение. Нитрование НИТРОБЕНЗОЛ протекает по схеме 1 или 2:
Нуклеоф. замещение протекает
легко; второй заместитель вступает в орто- или nара-положение,
например сплавление с КОН при 100°С приводит к о-нитрофенолу. НИТРОБЕНЗОЛ не
вступает в реакцию Фриделя-Крафтса. Восстановление НИТРОБЕНЗОЛ зависит от природы восстановителя
и условий проведени- реакции. При восстановлении металлами (Fe, Zn или Sn) в кислой
среде, сульфидами металлов, Н 2 в присутствии металлич. катализаторов
или SnCl 2 в СН 3 СООН НИТРОБЕНЗОЛ превращаются в анилин; при
действии Zn в щелочной
среде или LiAlH 4 образует смесь азо- и азоксибензолов, превращающихся
затем в гидразо-бензол, а при взаимодействии с Ка 3 АsО 3 -азоксибензол.
Обработка НИТРОБЕНЗОЛ Zn в нейтральной среде приводит к N-фенил-гидроксиламину, смесью
Na 2 S 2 O 3 с Na 3 PO 4 -K фенилсуль-фамату
Na. При электрохимический восстановлении в сернокислой среде НИТРОБЕНЗОЛ превращаются в n-аминофенол.
В промышлености для получения
НИТРОБЕНЗОЛ используют непрерывный процесс нитрования бензола смесью конц. HNO 3
и H 2 SO 4 ; выход 96-99%. В лаборатории НИТРОБЕНЗОЛ получают добавлением
бензола к смеси HNO 3 (плотность 1,4 г/см 3) и H 2 SO 4
(1,84 г/см 3) в соотношении 1:1 при 55-60°С; время выдержки
45 мин; выход 81%.
Определяют НИТРОБЕНЗОЛ полярографически
или восстановлением с помощью ТlСl 2 или TiSO 4 в кислой
среде с последующей оттитровыванием избытка Ti 2+ , а также переведением
НИТРОБЕНЗОЛ в м-динитробензол с определением последнего колориметрически. НИТРОБЕНЗОЛ окрашивает
10%-ный раствор КОН в розовый цвет.
НИТРОБЕНЗОЛ токсичен, впитывается
через кожу; оказывает сильное действие на центральное нервную систему, нарушает обмен
веществ, вызывает заболевания печени, окисляет гемоглобин в мет-гемоглобин; ПДК
3 мг/м 3 . Температура вспышки 88 °С, температура воспламенения 482 °С.
НИТРОБЕНЗОЛ-исходное сырье в производстве
анилина, ароматические азотсодержащих соединение (например, бензидина, хинолина, азобензола);
растворитель эфиров целлюлозы; компонент полировальных составов для металлов.
В США ежегодно производится
более 250 тысяч т НИТРОБЕНЗОЛ
Литература: Орлова Е.Ю.,
Химия и технология бризантных и взрывчатых веществ, 3 изд., Л., 1981; Kirk-Othmer
encyclopedia, 3 ed., v. 15, N. Y., 1981.
В. И. Ерашко.
м-НИТРОБЕНЗОЛСУЛЬФОКИСЛОТА
(3-нитробензол-сульфокислота), формула I, молекулярная масса 203,17; бесцветные кристаллы;
температура плавления 70°С; гигроскопична; хорошо растворим в воде, этаноле. Со щелочными
и щел.-зем. металлами образует растворимые в воде соли;
растворимость при 25 °С для К-соли 3,04%, для Рb-соли 6,09%.
НИТРОБЕНЗОЛ обладает свойствами ароматические
нитросоединений и бензол сульфокислот.
С SOCl 2 при 70 °С образует соответствующий ангидрид
(температура плавления 130-140°С) с примесью сульфохлорида (температура плавления 142 °С),
при 180-200 °С превращаются в м-дихлорбензол. К-соль НИТРОБЕНЗОЛ с РСl 5
при 100 °С превращаются в 3-нитробензолсульфохлорид (температура плавления 63-64 °С), Na-соль
со смесью РВr 3 и РВr 5 -в бис-(3-нитрофенил)дисульфид.
НИТРОБЕНЗОЛ легко восстанавливается под действием различные агентов. Так, действие Fe в H 2 SO 4 ,
гидразина в водно-спиртовой щелочи и каталитических гидриро-вание в присутствии Pd или
Ni приводит к 3-аминобензолсуль-фокислоте (метаниловой кислоте); восстановление
Аl в разбавленый H 2 SO 4 при 100°С-к 5-амино-2-гидроксибензолсульфокис-лоте.
Сероводородом в растворе NaHS или Zn в растворе щелочи НИТРОБЕНЗОЛ восстанавливается сначала
до азобензол-3,3»-дисульфокис-лоты (формула II), а затем до гидразобензол-3,3»-дисулъфо-кислоты
(III); последняя под действием конц. НСl при 20 °С перегруппировывается
в бензидин-2,2»-дисульфокислоту (IV):
НИТРОБЕНЗОЛ-окислитель; окислит.-восстановит.
потенциал в воде при 24 °С составляет: 0,06 В (рН 0,76); 0,03 В (рН 3,76);
-0,06 В (рН 6,77); -0,18 В (рН 9,6); -0,31 В (рН 11,8).
Получают НИТРОБЕНЗОЛ в виде Na-соли
(лудигола) сульфированием нитробензола 25%-ным олеумом при 70 °С с последующей
выса-ливанием. Нитробензол-3-сульфохлорид синтезируют хлорированием нитробензола
хлорсульфоновой кислотой.
НИТРОБЕНЗОЛ-полупродукт в производстве
метаниловой кислоты, бензи-дин-2,2»-дисульфокислоты, некоторых лек. препаратов; окислитель
в производстве красителей, фотографии. Т. самовоспл. лудигола 380 °С; ПДК 109
г/м 3 Сульфохлорид НИТРОБЕНЗОЛ применяют в производстве 3-аминобензолсульфамида.
Литература см. при ст.
Бензолсульфокислоты. НИТРОБЕНЗОЛ Б. Карпова.
Химическая энциклопедия. Том 3 >>
Нитробензол - бесцветная жидкость (технический нитробензол окрашен в желтый цвет) с температурой кипения 211°. Обладает запахом горького миндаля.
Поводом для исследования на нитробензол служит резкий запах горьких миндалей от дистиллятов при отсутствии в них синильной кислоты, иногда наличие в них тяжелых маслянистых капель светло-желтого цвета.
Качественное обнаружение нитробензола. Дистиллят осторож-но извлекают небольшими порциями (по 5-10 мл) эфира. Объединенные эфирные извлечения фильтруют через сухой фильтр, испаряют и нитробензол обнаруживают после переве-дения его в динитробензол или в анилин.
Переведение нитробензола в динитробензол производится пу-тем обработки остатка по удалении эфира нитрующей смесью
В течение 2 часов.
Образовавшийся 1,3-динитробензол извлекают эфиром, пред-варительно разбавив в 5 раз реакционную жидкость водой и нейтрализовав ее водным аммиаком.
После удаления эфира остаток растворяют в возможно не-большом количестве ацетона (несколько капель) и смешивают с 2-4 каплями раствора едкого кали (или натра) в метиловом спирте - при наличии динитробензола возникает фиолетовое ок-рашивание. Обнаруживается 0,5 мг С 6 Н 5 NO 2 в дистилляте (А. А. Васильева).
Вероятный химизм реакции:
Восстановление нитробензола в анилин водородом в момент выделения
Реакция идет через ряд промежуточных стадий:
Образовавшийся анилин извлекают эфиром и исследуют ре-акциями па анилин (см. Анилин). Обнаруживается 0,4 мг нитро-бензола во всем объеме дистиллята.
Токсикологическое значение и метаболизм. Нитробензол в ка-честве пахучего вещества применяется в различных отраслях промышленности (мыловарение, производство сапожных кремов и др.), для растворения красок. Отравления им могут происхог дпть при вдыхании, при проникновении через кожу. Имели ме? сто отравления нитробензолом, а также растворами его в эти-ловом спирте, принятом через рот.
Незначительные количества нитробензола вызывают тошноту, рвоту, недомогание. От приема больших доз возникают явления со стороны нервной системы: атаксия, шатающаяся походка и др. Выдыхаемый воздух имеет запах нитробензола, кожа приоб-ретает синевато-серый цвет, что обусловлено образованием мет-гемоглобина в крови. Смертельная доза нитробензола для чело-века неизвестна. В литературе указывается, что см,ерть может наступить даже от 2 капель нитробензола.
При вскрытии отравленных характерным является дол-го сохраняющийся запах нитробензола, напоминающий запах синильной кислоты. При отравлениях синильной кислотой этот запах после вскрытия брюшной полости быстро исчезает. Окрас-ка крови и органов шоколадная. Кровь вязкая, долго не сверты-вается. Наблюдается венозная гиперемия всех органов.
Нитробензол, введенный в организм, выделяется из него мед-ленно. Частично это выделение идет через легкие (запах горь-кого миндаля изо рта держится несколько дней). Моча отрав-ленных содержит пара-аминофенол в виде парного соединения с серной кислотой.
Из органов трупа нитробензол исчезает довольно быстро, вос-станавливаясь сероводородом, образующимся при гниении.
84 0
(мирбановое масло) С 6 Н 5 МО 2 , мол. м. 123,11, бесцв. или зеленовато-желтая маслянистая жидкость с запахом горького миндаля; т. пл. 5,85 °С, т. кип. 211,03°С, 108,2°/30 мм рт. ст.; d 4 20 1,2037; п D
20
1,1562, h 2,165 мПа. с (15°С), 1,634 мПа. с (30°С); g 4,335 . 10 -6 Н/м; С 0 р
0,1774 кДж/(кг. К); DH 0 обр -17,165 кДж/моль, DH 0 сгор (для жидкости) -3094,88 кДж/моль, DH 0 исп 46,05 кДж/моль, DH 0 возг 58,19 кДж/моль. При Ч 30 °С - кристаллы моноклинной сингонии (а= 0,386 нм, b =
1,165 нм, с = 1,324 нм, b = 95,58 °, z =
4). Плохо раств. в воде (0,19% по массе при 20 °С, 0,8% при 80 °С); смешивается во всех отношениях с диэтиловым эфиром, бензолом; хорошо раств. в др. орг. р-рителях, перегоняется с водяным паром.
По хим. св-вам - типичное ароматич. нитросоединение.
Электроф. замещение (хлорирование, нитрование, сульфи-рование) протекают труднее, чем для бензола, что обусловлено сильным электроноакцепторным действием группы NO 2 . Замещение идет преим. в мета
-положение. Нитрование Н. протекает по схеме 1 или 2:
Нуклеоф. замещение протекает легко; второй заместитель вступает в орто-
или nара
-положение, напр. сплавление с КОН при 100°С приводит к о-нитрофенолу. Н. не вступает в р-цию Фриделя-Крафтса. Восстановление Н. зависит от природы восстановителя и условий проведени- р-ции. При восстановлении металлами (Fe, Zn или Sn) в кислой среде, сульфидами металлов, Н 2 в присут. металлич. катализаторов или SnCl 2 в СН 3 СООН Н. превращ. в анилин; при
действии Zn в щелочной среде или LiAlH 4 образует смесь азо- и азоксибензолов, превращающихся затем в гидразо-бензол, а при взаимод. с Ка 3 АsО 3 -азоксибензол. Обработка Н. Zn в нейтральной среде приводит к N-фенил-гидроксиламину, смесью Na 2 S 2 O 3 с Na 3 PO 4 -K фенилсуль-фамату Na. При электрохим. восстановлении в сернокислой среде Н. превращ. в n-аминофенол.
В пром-сти для получения Н. используют непрерывный процесс нитрования бензола смесью конц. HNO 3 и H 2 SO 4 ; выход 96-99%. В лаборатории Н. получают добавлением бензола к смеси HNO 3 (плотн. 1,4 г/см 3) и H 2 SO 4 (1,84 г/см 3) в соотношении 1:1 при 55-60°С; время выдержки 45 мин; выход 81%.
Определяют Н. полярографически или восстановлением с помощью ТlСl 2 или TiSO 4 в кислой среде с послед. оттитровыванием избытка Ti 2+ , а также переведением Н. в м-динитробензол с определением последнего колориметрически. Н. окрашивает 10%-ный р-р КОН в розовый цвет.
Н. токсичен, впитывается через кожу; оказывает сильное действие на центр. нервную систему, нарушает обмен в-в, вызывает заболевания печени, окисляет гемоглобин в мет-гемоглобин; ПДК 3 мг/м 3 . Т. всп. 88 °С, т. воспл. 482 °С.
Н.-исходное сырье в произ-ве анилина, ароматич. азотсодержащих соед. (напр., бензидина, хинолина, азобензола); р-ритель эфиров целлюлозы; компонент полировальных составов для металлов.
В США ежегодно производится более 250 тыс. т Н.
Лит.:
Орлова Е. Ю., Химия и технология бризантных и взрывчатых веществ, 3 изд., Л., 1981; Kirk-Othmer encyclopedia, 3 ed., v. 15, N. Y., 1981.
В. И. Ерашко.
м-НИТРОБЕНЗОЛСУЛЬФОКИСЛОТА
(3-нитробензол-сульфокислота), ф-ла I, мол. м. 203,17; бесцв. кристаллы; т. пл. 70°С; гигроскопична; хорошо раств. в воде, этаноле. Со щелочными и щел.-зем. металлами образует р-римые в воде соли; р-римость при 25 °С для К-соли 3,04%, для Рb-соли 6,09%.
Н. обладает св-вами ароматич. нитросоединений
и бензол
сульфокислот.
С SOCl 2 при 70 °С образует соответствующий ангидрид (т. пл. 130-140°С) с примесью сульфохлорида (т. пл. 142 °С), при 180-200 °С превращ. в м-дихлорбензол. К-соль Н. с РСl 5 при 100 °С превращ. в 3-нитробензолсульфохлорид (т. пл. 63-64 °С), Na-соль со смесью РВr 3 и РВr 5 -в бис
-(3-нитрофенил)дисульфид. Н. легко восстанавливается под действием разл. агентов. Так, действие Fe в H 2 SO 4 , гидразина в водно-спиртовой щелочи и каталитич. гидриро-вание в присут. Pd или Ni приводит к 3-аминобензолсуль-фокислоте (метаниловой к-те); восстановление Аl в разб. H 2 SO 4 при 100°С-к 5-амино-2-гидроксибензолсульфокис-лоте. Сероводородом в р-ре NaHS или Zn в р-ре щелочи Н. восстанавливается сначала до азобензол-3,3"-дисульфокис-лоты (ф-ла II), а затем до гидразобензол-3,3"-дисулъфо-кислоты (III); последняя под действием конц. НСl при 20 °С перегруппировывается в бензидин-2,2"-дисульфокислоту (IV):
Н.-окислитель; окислит.-восстановит. потенциал в воде при 24 °С составляет: 0,06 В (рН 0,76); 0,03 В (рН 3,76); -0,06 В (рН 6,77); -0,18 В (рН 9,6); -0,31 В (рН 11,8).
Получают Н. в виде Na-соли (лудигола) сульфированием нитробензола 25%-ным олеумом при 70 °С с послед. выса-ливанием. Нитробензол-3-сульфохлорид синтезируют хлорированием нитробензола хлорсульфоновой к-той.
Н.-полупродукт в произ-ве метаниловой к-ты, бензи-дин-2,2"-дисульфокислоты, нек-рых лек. препаратов; окислитель в произ-ве красителей, фотографии. Т. самовоспл. лудигола 380 °С; ПДК 109 г/м 3 Сульфохлорид Н. применяют в произ-ве 3-аминобензолсульфамида.
Лит. см. при ст. Бензолсульфокислоты. Н. Б. Карпова.
Структурная формула
Истинная, эмпирическая, или брутто-формула: C 6 H 5 NO 2
Химический состав Нитробензола
Молекулярная масса: 123,111
Нитробензол - токсичное органическое вещество, имеющее миндальный запах. Формула C 6 H 5 NO 2 .
Физические и химические свойства
Внешний вид нитробензола - ярко-желтые кристаллы или маслянистая жидкость (бесцветная или зеленовато-жёлтая) с запахом горького миндаля, нерастворимая в воде (0,19 % по массе при 297 K, 0,8 % при 350 K). Проявляет слабые основные свойства. Растворяется в концентрированных (при разведении таких растворов водой осаждается). Неограниченно смешивается с диэтиловым эфиром , бензолом , некоторыми другими органическими растворителями. Перегоняется с водяным паром. Показатель преломления (для D-линии натрия (589 нм), при 297K) 1,5562. Дипольный момент газообразных молекул (в дебаях) 4,22 D. Удельная теплоёмкость 1,51 Дж/(г·К.
Электрофильное замещение
В связи с сильным электроноакцепторным действием нитрогруппы реакции электрофильного замещения идут в мета-положение и скорость реакции ниже чем у бензола .
- Нитрование. Образуется смесь изомеров: 93% м-динитробензола, 6,5 % о-динитробензола и 0,5 % п-динитробензола.
C 6 H 6 → C 6 H 5 NO 2 + C 6 H 4 (NO 2) 2 + C 6 H 3 (NO 2) 3 - Сульфирование
- Галогенирование
C 6 H 5 NO 2 → m-Br->C 6 H 4 -NO 2 + HBr
Не вступает в реакцию Фриделя-Крафтса
Нуклеофильное замещение
C 6 H 5 NO 2 → o-HO-C 6 H 4 -NO 2 + p-HO-C 6 H 4 -NO 2
При обработке магнийорганическими соединениями в эфире углеводородный радикал как нуклеофил вступает в орто- и в пара-положения к нитрогруппе (которая при этом восстанавливается до нитрозогруппы)
C 6 H 5 NO 2 → o-R-C 6 H 4 -NO + p-R-C 6 H 4 -NO
Восстановление
Наиболее важной реакцией ароматических нитросоединений является восстановление их до первичных .
Эта реакция была открыта в 1842 году Н. Н. Зининым, который впервые восстановил нитробензол до анилина действием сульфида аммония. В настоящее время для восстановления нитрогруппы в аренах до аминогруппы в промышленных условиях применяется каталитическое гидрирование. В качестве катализатора используют медь на силикагеле в качестве носителя. Катализатор готовят нанесением карбоната меди из суспензии в растворе силиката натрия и последующим восстановлением водородом при нагревании. Выход анилина над этим катализатором составляет 98 %.
Иногда в промышленном гидрировании нитробензола до анилина в качестве катализатора используют никель в комбинации с оксидами ванадия и алюминия. Такой катализатор эффективен в интервале 250-300° и легко регенерируется при окислении воздухом. Выход анилина и других составляет 97-98 %. Восстановление нитросоединений до может сопровождаться гидрированием бензольного кольца. По этой причине для получения ароматических избегают использовать в качестве катализаторов платину, палладий или никель Ренея.
В промышленности анилин получают каталитическим восстановлением нитробензола на медном или никелевом катализаторе, который вытеснил старинный способ восстановления нитробензола чугунными стружками в водном растворе хлорного железа и соляной кислоты . Промежуточные продукты - нитрозобензол и N-фенилгидроксиламин.
Другой вариант получения нитрозобензола:
C 6 H 5 NO 2 → C 6 H 5 -NH-OH → C 6 H 5 -NO
Восстановление нитрогруппы до аминогруппы сульфидом и гидросульфидом натрия в настоящее время имеет значение только для частичного восстановления одной из двух нитрогрупп, например, в м-динитробензоле или 2,4-динитроанилине.
При ступенчатом восстановлении полинитросоединений с помощью сульфида натрия этот неорганический реагент превращается в тетрасульфид натрия, что сопровождается образованием .
Высокая щелочность среды приводит к образованию азокси- и азо- и гидразосоединений в качестве побочных продуктов. Для того чтобы избежать этого в качестве восстановителя следует использовать гидросульфид натрия, где не образуется.
Азоксибензол может быть получен восстановлением нитробензола: спиртовым раствором едкого калия, амальгамой натрия, водородом в присутствии окиси свинца, метиловым спиртом и едким натром , метилатом натрия и метиловым спиртом , закисью свинца в щелочной суспензии, декстрозой в щелочной суспензии, β-фенилгидроксиламином.
Азобензол можно получить, например, восстановлением нитробензола при кипячении с цинковой пылью в водно-спиртовом растворе .
Многие более восстановленные производные могут быть получены электрохимически, при правильном подборе электродов.
Известны методы восстановления нитросоединений до амидов (амальгамами натрия или цинка, сульфидами натрия и аммония).
Получение
Основной способ получения нитробензола (как и других нитроаренов) - нитрование в условиях электрофильного замещения бензола (соответственно, аренов). Электрофильной частицей является ион нитрония NO 2 + .
Например, в промышленности нитробензол получают непрерывным нитрованием бензола смесью концентрированных H 2 SO 4 и HNO 3 с выходом 96-99 %.
В лабораторных условиях нитробензол получают нитрованием
Например, возможно получать нитробензол окислением.
Производные нитробензола используются в качестве взрывчатых веществ и как компоненты ракетных топлив. В парфюмерии - в качестве душистых или фиксирующих запах веществ, в том числе - искусственных мускусов. Сам нитробензол ранее выпускали под названием «горько-миндального» или «мирбанового» масла. Некоторые производные нитробензола используются в составе лаков и красок. Некоторые применяются в медицине.
Токсичность
Впитывается через кожу, оказывает сильное действие на ЦНС, нарушает обмен веществ, вызывает заболевания печени, окисляет гемоглобин в метгемоглобин.
